低溫地板輻射采暖設(shè)計(jì)常見問(wèn)題探析

1、低溫地板輻射采暖設(shè)計(jì)常見問(wèn)題探析        簡(jiǎn)介： 作者通過(guò)調(diào)研，了解到低溫地板輻射采暖系統(tǒng)中存在室內(nèi)實(shí)感溫度偏高，地板表面溫度也偏高和地表溫度分布不均勻等問(wèn)題，于是分別從供回水溫度，室溫選取和地面散熱量等方面分析了原因，建議設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題和應(yīng)遵循的步驟。關(guān)鍵字：低溫地板輻射 散熱量 熱負(fù)荷     0 引言 低溫地板輻射采暖系統(tǒng)，以其室內(nèi)溫度均勻性好，舒適性好，溫度梯度小，符合人體生理要求及不影響室內(nèi)使用面積等優(yōu)點(diǎn)，受到人們普遍歡迎，廣泛應(yīng)用于別墅、住宅、賓館大堂、

2、游泳池館等場(chǎng)所，尤其別墅和住宅使用更為普遍。 地板輻射采暖與傳統(tǒng)散熱器或空調(diào)送風(fēng)采暖在傳熱原理上有所不同，前者輻射所占比例大，而后者則以對(duì)流方式為主，因此兩種方式房間得熱有所不同，系統(tǒng)設(shè)計(jì)也有諸多不同之處。 筆者調(diào)研了一些低溫地板輻射采暖工程，發(fā)現(xiàn)存在許多問(wèn)題，以下幾種情況比較普遍：（1）室內(nèi)偏熱；（2）地面溫度偏高；（3）地面溫度分布不均勻等。經(jīng)過(guò)了解發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中存在一些問(wèn)題，下面對(duì)這些情況做一分析。 1 室內(nèi)溫感偏高 出現(xiàn)這種情況主要由以下原因引起。一是負(fù)荷確定時(shí)未考慮輻射采暖與對(duì)流采暖的區(qū)別，直接將對(duì)流采暖負(fù)荷作為輻射采暖負(fù)荷進(jìn)行計(jì)算。相同條件下，輻射采暖時(shí)壁面溫度比對(duì)流采暖時(shí)高，減少了墻

3、壁對(duì)人體的冷輻射，而人對(duì)室內(nèi)熱環(huán)境的感受常以實(shí)感溫度來(lái)衡量，實(shí)感溫度可比室內(nèi)環(huán)境溫度高23，因此在保持相同舒適感的情況下，輻射采暖室內(nèi)空氣溫度可比對(duì)流采暖時(shí)低23或在負(fù)荷計(jì)算時(shí)取對(duì)流采暖熱負(fù)荷的0.90.95（對(duì)于全面輻射供暖來(lái)說(shuō)）。 在計(jì)算采暖熱負(fù)荷時(shí)沒(méi)有考慮上層地板向下的傳熱量，也是造成室內(nèi)溫度升高室內(nèi)環(huán)境偏熱的原因。 二是有的設(shè)計(jì)人員按資料提供的地板散熱量直接查取管間距，甚至根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定管間距，而忽略了其適用條件。如1中給出了加熱管為鋁塑復(fù)合管或塑料管，公稱外徑為20mm，填充層厚度為60mm，供回水溫差為10時(shí)，不同加熱管間距和不同平均水溫時(shí)的地板散熱量。當(dāng)填充層厚度改變時(shí)，如改為55

4、mm，地面層熱阻減小，地板散熱量加大，從而使室內(nèi)溫度升高，室內(nèi)偏熱。同理，供回水溫差的改變，管間距的增減，管內(nèi)平均水溫的變化，也將影響地板散熱量的大小。如某工程設(shè)計(jì)時(shí)供回水溫度為50/40，室內(nèi)溫度為18，管間距為250mm，地面層為木地板，地板散熱量約89w/m2。由于某種原因供回水溫度改為55/45,供回水溫差沒(méi)有變，施工時(shí)未做變更，結(jié)果實(shí)際運(yùn)行時(shí)，室內(nèi)溫度卻高達(dá)2324，溫升約56，地表溫度也升高了5左右。 因此設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)進(jìn)行細(xì)致的計(jì)算，否則不僅偏離設(shè)計(jì)要求，而且也將浪費(fèi)能源。 2 地面溫度偏高 地面溫度過(guò)高，長(zhǎng)久之后人體也會(huì)感到不適，而且對(duì)地面覆蓋物也有一定影響，因此根據(jù)衛(wèi)生要求、人體熱

5、舒適性條件和房間用途，對(duì)地面溫度做了一些規(guī)定。地板輻射采暖時(shí)地板表面平均溫度tb與加熱管的管徑d、管間距s、加熱管埋深h、地板導(dǎo)熱系數(shù)、供回水平均溫度和室內(nèi)溫度有關(guān)，即 ， 由于地板單位面積散熱量與單位面積埋管的散熱量有關(guān)，即與、有關(guān)，則有 因此得出近似公式 （/） 由上述公式可以知道影響地面溫度的因素。在工程中引起地面溫度偏高的直接原因主要有以下幾個(gè)方面。 負(fù)荷偏大 如中所述，由于多種原因，造成設(shè)計(jì)熱負(fù)荷偏大。由于室內(nèi)熱負(fù)荷偏大，將使地板單位面積散熱量增加，根據(jù)式（）可知，地板表面平均溫度也增大。 供回水平均溫度偏大 由中的例子可知，當(dāng)供回水平均溫度升高時(shí)，室內(nèi)溫度升高，地表溫度也升高。 埋

6、管深度不夠 有些房地產(chǎn)開發(fā)商為了降低房屋造價(jià)，將層高減小，用戶為了保證室內(nèi)足夠的凈高，有的采用減小加熱管埋深的做法。由于埋深減小，使地板熱阻減小，而且單位面積地板散熱量增加了，從而使得地面溫度偏高。如圖1所示，圖中實(shí)線為等溫線，虛線為熱流線。由圖可知，埋深h越小，地面溫度tb越接近加熱管溫度。 3 地面溫度分布不均勻 地面溫度分布均勻程度主要受埋管深度h、管間距s大小、布管方式等影響。  1         3.1 埋管深度與管間距 如圖1所示，沿?zé)崃骶€方向填充層的熱阻是變化的，這樣使得輻射板表面是不等溫

7、面，管頂所對(duì)應(yīng)的地面溫度tb最高，當(dāng)相鄰兩加熱管中的熱水溫度相等（t1=t2）時(shí)，兩管中間處的地面溫度tS/2最低。埋深h越小，tb-tS/2越大，地面溫度分布越不均勻。因此埋深減小不僅導(dǎo)致地面溫度偏高，而且使地面溫度分布也不均勻。 在圖1中，當(dāng)管間距s增大時(shí)，兩管間疊加強(qiáng)度減小，tS/2減小，tb-tS/2將增大，地面溫度分布更加不均勻。為了保證地面溫度分布均勻性，工程中一般限定管間距不宜大于300mm。當(dāng)?shù)孛嫔崃看髸r(shí)，即使管間距為300mm也顯得過(guò)密，此時(shí)可通過(guò)調(diào)整加熱管水流量，水溫等來(lái)適應(yīng)要求。 總之，管間距越小，埋深越大，地板表面溫度越均勻，因此設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意這一點(diǎn)。 3.2 布管方式

8、 沿加熱管水流方向，水溫逐漸降低。圖1表示了兩管內(nèi)水溫相等的情況，當(dāng)兩管內(nèi)水溫不等時(shí)，如t1>t2，則等溫線和熱流線分布如圖2所示， 溫度最低值不在s/2處，而是偏向溫度較低的一側(cè)。地板輻射采暖常用的布管方式有平行排管式，蛇形排管式及回字形盤管式，如圖3所示。圖中表示了各種布管方式地板表面溫度變化情況。第一種方式地板表面平均溫度沿水的流程方向逐步均勻降低；第二種方式地板表面溫度在小面積上波動(dòng)大，但平均溫度分布較均勻。第三種方式輻射板表面平均溫度也是沿水的流程波動(dòng)，如果布置合理，輻射板表面平均溫度波動(dòng)將很小，溫度分布更均勻。 三種布管方式地面溫度分布與波動(dòng)情況是不一樣的，房間內(nèi)具體采用何種

9、方式應(yīng)根據(jù)房間用途，房間熱工熱性，遵循溫度均勻分布原則而定。 3.3 其他情況 由于沿外窗或外墻側(cè)熱損失較大，一般將高溫管段優(yōu)先布置在該處，或在沿外窗外墻一定范圍內(nèi)布管密些，即縮小管間距。這一點(diǎn)工程設(shè)計(jì)中基本注意了，但個(gè)別工程在這些地方布管過(guò)密，沿外窗外墻側(cè)地面溫度偏高，加大了熱損失。 對(duì)于局部區(qū)域溫度過(guò)高的情況（如加熱管出口處溫度較高，而且布管較密），當(dāng)對(duì)該處地面溫度有要求時(shí)，應(yīng)在加熱管上方加裝隔熱板。這是工程中常出現(xiàn)的問(wèn)題，由于布水器有多個(gè)分支管，且出口間距一般為80100mm，因此出口處地面溫度往往偏高，有的甚至超過(guò)規(guī)定溫度，對(duì)地面材料產(chǎn)生了一定破壞，因此設(shè)計(jì)中應(yīng)注意。 4 建議 綜合以

10、上諸多問(wèn)題，多是由于設(shè)計(jì)中沒(méi)考慮輻射采暖的特點(diǎn)而造成的。地板輻射采暖設(shè)計(jì)看似簡(jiǎn)單，實(shí)際設(shè)計(jì)中需綜合考慮室內(nèi)溫度、地面溫度高低、地面溫度分布均勻性等的要求，以及相互之間的關(guān)系。室內(nèi)溫度與地面溫度以及地板散熱量有很強(qiáng)的耦合性，某一者的變化將引起其他量的連鎖變化。 假設(shè)：已知地板做法；加熱管選用鋁塑復(fù)合管（XPAP）、交聯(lián)聚乙烯管（PEX）或三型聚丙烯管（PP-C）。 設(shè)計(jì)中可遵循以下步驟: a) 熱負(fù)荷，根據(jù)輻射采暖特點(diǎn)，確定出房間實(shí)際需熱量； b) 根據(jù)已知條件，如建筑面積、地面結(jié)構(gòu)及材料、室內(nèi)溫度要求以及房間要求的地面溫度范圍，確定地板散熱量q。 c) 根據(jù)散熱量q、室內(nèi)溫度tn、供回水溫度tg/th、地板熱阻R，并假定加熱管管徑d，初步確定管間距s。 若管間距s300mm，則進(jìn)行下一步；若不滿足，首先調(diào)整供回水溫度（在溫差不變的前提下），重新計(jì)算管間距s，直至合適為止。 d) 根據(jù)房間布置情況，并在保證單管長(zhǎng)L120m的條件下，確定支管數(shù)，根據(jù)房間用途及熱工特性，遵循溫度均勻分布的原則進(jìn)行布管。布管時(shí)應(yīng)注意盡量使各并聯(lián)管路平衡。 e)計(jì)算各支管水量G，校核系統(tǒng)阻力是否平衡，注意管內(nèi)的流速V不應(yīng)低于0.25m/s。 5 小結(jié) a) 低溫地板輻射采暖是以輻射傳熱為主的采暖方式，因此熱負(fù)荷計(jì)算時(shí)應(yīng)與對(duì)流采暖方式加以區(qū)別。 b) 室